Przedmiotem wynalazku jest sposób i uklad do pomiaru indukcyjnosci i pojemnosci stosowany przy badaniu biernych elementów elektronicznych. Wynalazek znajduje glówne zastoso¬ wanie w serwisowej technice pomiarowej. W technice pomiarów elektrycznych powszechnie znane sa mostkowe metody pomiaru indukcyjnosci i pojemnosci biernych elementów elektronicznych.Znane przyrzady mostkowe umozliwiaja, pomiar z duza dokladnoscia, lecz ze wzgledu na zlozone budowe i znaczny koszt znajduje zastosowanie glównie w laboratoryjnej technice pomiarowej.Znana jest takze z ksiazki S»Lebsona i O.Kaniewskiego pt. "Pomiary elektryczne". Panstwowe Wydawnictwa Szkolnictwa Zawodowego, Warszawa 1961 r. metoda techniczna wyznaczenia wartosci indukcyjnosci i pojemnosci elementów reaktancyjnych, przy zasilaniu tych elementów pradem przemiennym. Metoda ta polega na wyznaczeniu impedancji» Z mierzonego elementu na podstawie wskazan woltomierza i amperomierza pradu zmiennego, nastepnie na wyznaczeniu, na podstawie wskazan watomierza i amperomierza pradu zmiennego, rezystancji R mierzonego elementu i wreszcie na obliczeniu reaktancji X tego elementu wedlug wzoru: X « Z2 - R2 Jezeli reaktancja mierzonego elementu ma charakter indukcyjny, wówczas wartosc indukcyjnosci L wyznaczana jest wedlug wzoru: i x gdzie W jest pulsacja pradu przemiennego, natomiast Jesli reaktancja mierzonego elementu ma charakter pojemnosciowy, wówczas wartosc pojemnosci C wyznaczana Jest wedlug wzoru: C - -«*-- OJ X Ze wzgledu na uciazliwy proces pomiarowy metoda ta ma ograniczone znaczenie praktyczne, zwlasz¬ cza w zastosowaniach serwisowych. 150 4312 150 431 Znany jest ponadto uklad omomierza szeregowego, przeznaczony do pomiaru rezystan¬ cji* Uklad ten jest powszechnie stosowany w multimetrach, zwlaszcza w multimetrach elektro¬ nicznych. Uklad szeregowego omomierza elektronicznego opisany jest w ksiazce J.Dyszynskiego i R.Hagela pt» "Miernictwo elektryczne". Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1985 r* W ukladzie tym mierzony rezystor wlaczany jest miedzy dodatni biegun baterii i wybrany zacisk wejsciowy wielozakresowego dzielnika rezystorowego. Pred staly, plynecy w obwodzie szeregowym, zawierajecym baterie, rezystor mierzony i wybrany rezystor wzorcowy dzielnika, mierzony jest za pomoce elektronicznego miliamperomierzs pradu stalego, przy czym miliampe- romierz ten wyskalowany jest w jednostkach rezystancji* Przyrzad ten umozliwia pomiar rezystan¬ cji z niedokladnoscia okolo 5%« Znane multimetry elektroniczne nie se jednak przystosowane do pomiaru indukcyjnosci i pojemnosci elementów reaktancyjnych. Istota sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze zestawia sie uklad pomiarowy w konfiguracji omomierza szeregowego, lecz uklad ten zasila sie napieciem przemiennym o pulsacji równej 10n /rad/s/, gdzie n ¦ 1, 2, 3 • •• k, korzystnie 3 wego mierzy sie miliwoltomierzem napiecia przemiennego o impedancji wewnetrznej wielokrotnie wiekszej od najwiekszej impedancji wyjsciowej dzielnika, natomiast odpowiednim wejsciom dzielnika rezystorowego przyporzedkowuje sie zakresowe wartosci indukcyjnosci i pojemnosci.Dla prawidlowej interpretacji wskazan miliwoltomierza sporzadza sie dwie podzialki pomocnicze, wyskalowane w procentach, przy czym na jednej podzialce pomocniczej wartosciom liczbowym skali procentowej przyporzedkowuje sie wartosci mnozników, wyznaczone dla indukcyjnosci, a na dru¬ giej podzialce pomocniczej wartosciom liczbowym skali procentowej przyporzedkowuje sie wartos¬ ci mnozników, wyznaczone dla pojemnosci* W czasie pomiarów, przed dolaczeniem mierzonego ele¬ mentu do zacisków wejsciowych ukladu pomiarowego, zwiera sie te zaciski wejsciowe i kalibruje sie miliwoltomierz doted, az przyrzad ten wskaze wartosc napiecia, pozwalajece na latwe od¬ czytywanie wyniku w procentach wartosci wykalibrowanej• Po kalibracji miliwoltomierza do roz¬ wartych zacisków wejsciowych dolecza sie mierzony element reaktancyjny, odczytuje sie w pro¬ centach wskazania miliwoltomierza i dla odczytanej wartosci odczytuje sie z odpowiedniej po¬ dzialki pomocniczej wartosci mnoznika, po czym dla wybranego zakresu pomiarowego wyznacza sie wartosc odpowiednio indukcyjnosci albo pojemnosci jako iloczyn wartosci zakresowej przez wartosc odpowiedniego mnoznika.Zakresowe wartosci indukcyjnosci, przyporzedkowane odpowiednim wejsciom dzielnika rezystorowego, wyznacza sie jako iloraz wartosci rezystancji wejsciowej odpowiedniego wejscia dzielnika przez wartosc pulsacji napiecia zasilajacego uklad pomiarowy, zas odpowiednie zakresowe wartosci pojemnosci wyznacza sie jako odwrotnosc iloczynu wartosci rezystancji wej¬ sciowej odpowiedniego wejscia dzielnika przez wartosc pulsacji napiecia zasilajecego uklad pomiarowy* Dla podzialki pomocniczej do pomiaru indukcyjnosci wartosci liczbowe d. skali pro¬ centowej, którym przyporzedkowane se wartosci mnozników mL, wyznacza sie w zaleznosci d, . 122—- L 1 ? mL 2 zas dla podzialki pomocniczej do pomiaru pojemnosci wartosci liczbowe dc skali procentowej, którym se przyporzedkowane wartosci mnozników ru, wyznacza sie z zaleznosci 100 d «— c * ? *c 2 Istota ukladu wedlug wynalazku polega na tym, ze ma on konfiguracje omomierza szere¬ gowego, jedna z koncówek mierzonego elementu poleczona jest z wyjsciem zródla napiecia przemiennego zawierajecym co najmniej jeden generator napiecia przemiennego, a druga koncówka mierzonego elementu poleczona jest z odpowiednim dla wybranego zakresu wejsciem dzielnika rezystorowego, zas odpowiednie dla wybranego zakresu pomiarowego wyjscie dzielnika rezystoro¬ wego poleczone jest z miliwoltomierzem napiecia przemiennego* W zródle napiecia przemiennego zawierajecym kilka generatorów napiecia przemiennego wyjscia tych generatorów poleczone se po¬ przez przelecznik z wyjsciem zródla napiecia przemiennego* Korzystne skutki wynalazku wynikaje przede wszystkim z mozliwosci wykonania elektro¬ nicznego multimetru serwisowego o rozszerzonym zakresie zastosowan* Ze wzgledu na to, ze150 431 3 znane multimetry elektroniczne zawieraja uklad omomierza szeregowego oraz odpowiedni nili- woltomierz napiecia przemiennego, ich przystosowanie do pomiaru indukcyjnosci i pojemnosci nie wymaga skomplikowanych srodków technicznych i sprowadza sie do wbudowania odpowiedniego zródla napiecia przemiennego oraz przelaczników i wykonania podzialek pomocniczych. Mozliwe jest równiez zrealizowanie ukladu wedlug wynalazku w postaci przystawki do dowolnego mili- woltomierza napiecia przemiennego o duzej inpedancji wewnetrznej* Przystosowanie tego mili- woltomierza do metody pomiarowej wedlug wynalazku wymaga ponadto wykonania podzialek pomoc¬ niczych do pomiaru pojemnosci i indukcyjnosci* Wynalazek jest blizej objasniony w przykla¬ dzie realizacji przedstawionym na rysunku, na którym fig.l przedstawia schemat funkcjonalny ukladu do pomiaru indukcyjnosci i pojemnosci, a na fig.2 pokazano dwie uproszczone podzialki pomocnicze, z których podzialka "a" przeznaczona jest do pomiaru pojemnosci, a podzialka "b" przeznaczona jest do pomiaru indukcyjnosci.W przykladowym ukladzie pomiarowym zródlo Z napiecia przemiennego zawiera trzy generatory, z których kazdy wytwarza napiecie o innej pulsacji. Wartosci pulsacji tych napiec 3 4 5 równe se 10 rad/s, 10 rad/s i 10 rad/s, co odpowiada nastepujacym czestotliwosciom tych napiec: 159,155 Hz, 1591,55 Hz i 15915 Hz. Stopnie wyjsciowe tych generatorów wyposazone sa we wtórniki napieciowe o regulowanym napieciu wyjsciowym. Dzieki temu uzyskano bardzo mala impedancje wyjsciowa generatorów oraz wymagany przy kalibracji przyrzadu zakres regulacji na¬ piecia wyjsciowego. Wyjscie wybranego generatora poprzez przelacznik P^ dolaczone jest do jednej z koncówek mierzonego elementu reaktancyjnego L , C • Druga koncówka mierzonego elementu dolaczona jest do wybranego wejscia dzielnika rezystorowego D. Wybrane wyjscie tego dzielnika poprzez przelacznik P2 polaczone jest z wejsciem miliwoltomierza napiecia przemiennego mV.Wartosci rezystancji wejsciowej Rw0 dzielnika rezystorowego D sa typowe i wynosza 10C&, 10 k& i 100 k5l. Wejsciom tego dzielnika przyporzadkowane sa zakresowe wartosci indukcyjnosci i pojemnosci. Dla wymienionych wartosci pulsacji cJ napiecia przemiennego odpowiednie zakresowe wartosci indukcyjnosci i pojemnosci sa nastepujace: , & » 103 1 rad/s • OJ « 104 i rad/s i 6J = 105 i , rad/s , ' R /k & / we L / H / r C/AF/ L / H / C / F / L /mH / C / nF / i i i l i i 1 i i 0,1 0,1 10 0,01 1,0 1.0 100 1 f i_. 1 1 1 " T " i i 1.0 1.0 1.0 0,1 0.1 10 10 1 1 1 1 1 1 " 1 " 1 1 10 10 0.1 1.0 0,01 100 1.0 1 1 100 X 0,01 X 0,001 X 0.1 1 1 1 } 1 1 1 " " "1 1 W tabeli symbolem "xM oznaczono te podzakresy, których nie nalezy wykorzystywac ze wzgledu na niedopuszczalny wzrost uchybów pomiarowych. Zakresowe wartosci indukcyjnosci L i pojemnosci C wyznaczone zostaly wedlug wzoru: ¦ -- — i C _we_ OJ lJ W przykladzie realizacji wynalazku jako miliwoltomierz mV wykorzystano wielozakresowy wolto¬ mierz napiecia przemiennego, wchodzacy w sklad multimetru elektronicznego. Do pomiarów wybra¬ ny zostal podzakres pomiarowy M 100 mV "• Dzieki temu wskazania miliwoltomierza mozna inter¬ pretowac bezposrednio w procentach. Wykonano ponadto dwie podzialki pomocnicze, pokazane na fig.2 rysunku. Na obu podzialkach pomocniczych wartosciom liczbowym skali procentowej przy¬ porzadkowane sa wartosci mnozników, przeznaczonych do wyznaczania wartosci pojemnosci - po¬ dzialka "a" oraz wartosci indukcyjnosci - podzialka "b*. Dla podzialki "a" wartosci liczbowe dc skali procentowej, którym przyporzadkowane sa wartosci mnozników m , wyznaczono zaleznosci: 100^ 1 ? BU - 24 150 431 Dla podzialki "b" wartosci liczbowe d 9kali procentowej, którym przyporzadkowane sa wartos¬ ci mnozników mL, wyznaczono z zaleznosci L 1 + mL 2 Przykladowy przebieg pomiaru indukcyjnosci jest nastepujacy* Za pomoce przelacz¬ nika P^ wybierany jest generator G^, wytwarzajacy naplecie przemienne o pulsacji 1000 rad/s* Po wybieraniu przewidywanego zakresu pomiarowego "0,1 H" zwierane sa zaciski pomiarowe, zas do wybranego przelacznikiem P2 wyjscia dzielnika rezystorowego D, odpowiadajacego wybranemu zakresowi pomiarowemu, przelaczany jest miliwoltomierz mV z wybranym zakresem pomiarowym "100 mV"* Nastepnie reguluje sie napiecie wyjsciowe generatora G. dotad, az miliwoltomierz wskaze równo 100 mV* Gdyby miliwoltomierz byl wyposazony w inny podzakres, na przyklad " 250 mV ", wówczas kalibracje przeprowadzic mozna dla mniejszej niz zakresowa wartosci na¬ piecia, to jest 200 mv albo 100 mV* Przy kalibracji miliwoltomierza dla 200 mV wystarczy kazda odczytana wartosc napiecia podzielic przez dwa, aby otrzymac wynik w procentach wartosci wykalibrowanej* Po wykalibrowaniu miliwoltomierza mV rozwiera sie zaciski pomiarowe i dolacza sie mierzony element indukcyjny. Nastepnie odczytuje sie wskazanie miliwoltomierza, wyraza sie odczyt w procentach i dla tej wartosci odczytuje sie na podzialce pomocniczej "b" wartosc mnoznika* Odczytana wartosc mnoznika mnozy sie nastepnie przez wybrana wczesniej zakresowa wartosc indukcyjnosci, równa 0,1H i otrzymuje sie wynik pomiaru w henrach* Przy pomiarach pojemnosci postepowanie jest identyczne, przy czym wartosc mnoz¬ nika odczytuje sie z podzialki pomocniczej "a". Nalezy dazyc do tego, aby wartosci odczytywane na podzialkach pomocniczych miescily sie w poblizu srodka skali* W razie potrzeby nalezy zmienic zakres pomiarowy albo wybrac inna wartosc pulsacji napiecia przemiennego* Postepowanie takie zapewnia wieksza dokladnosc pomiaru* Blad pomiaru Indukcyjnosci i pojemnosci, odniesiony do obszaru w poblizu srodka skali, jest rzedu 5%* Wartosc ta dotyczy pomiarów elementów reaktan- cyjnych o malych stratach* Dla elementów o malej dobroci blad wzrasta* Zastrzezenia patentowe 1* Sposób pomiaru indukcyjnosci i pojemnosci znamienny tym, ze zesta¬ wia sie uklad pomiarowy w konfiguracji omomierza szeregowego, lecz uklad ten zasila sie napieciem przemiennym o pulsacji równej 10n / rad/s /, gdzie n « 1,2,3 ••• k, korzystnie 3^n ^5, zas spadki napiecia na odpowiednich wyjsciach znanego, wielozakrasowego dzielnika rezystorowego mierzy sie miliwoltomierzem napiecia przemiennego o impadancji wewnetrznej wielo¬ krotnie wiekszej od najwiekszej impedancji wyjsciowej dzielnika, natomiast odpowiednim wej¬ sciom dzielnika rezystorowego przyporzadkowuje sie zakresowe wartosci Indukcyjnosci i pojem¬ nosci, a ponadto sporzadza sie dwie podzialki pomocnicze, wyskalowane w procentach, przy czym na Jednej podzialce pomocniczej wartosciom liczbowym 6kali procentowej przyporzadkowuje sie wartosci mnozników, wyznaczone dla indukcyjnosci, a na drugiej podzialce pomocniczej wartosciom liczbowym skali procentowej przyporzadkowuje sie wartosci mnozników, wyznaczone dla pojemnosci, natomiast w czasie pomiarów, przed dolaczeniem mierzonego elementu do zacisków wejsciowych ukladu pomiarowego, zwiera sie te zaciski wejsciowe 1 kalibruje sie miliwoltomierz dotad, az przyrzad ten wskaze wartosc napiecia pozwalajaca na latwe odczytywanie wyniku w procentach wartosci wykalibrowanej, a po kalibracji miliwoltomierza do rozwartych zacisków wejsciowych dolacza sie mierzony element, odczytuje sie w procentach wskazanie miliwoltomierza i dla odczy¬ tanej wartosci odczytuje sie z odpowiedniej podzialki pomocniczej wartosc mnoznika, po czym dla wybranego zakresu pomiarowego wyznacza sie wartosc odpowiednio indukcyjnosci albo pojemnos¬ ci jako iloczyn wartosci zakresowej przez wartosc odpowiedniego mnoznika* 2* Sposób wedlug zastrz.l, znamienny tym, ze zakresowe wartosci induk¬ cyjnosci, przyporzadkowane odpowiednim wejsciom dzielnika rezystorowego, wyznacza sie jako iloraz wartosci rezystancji wejsciowej odpowiedniego wejscia dzielnika rezystorowego przez wartosc pulsacji napiecia zasilajacego uklad pomiarowy, zas odpowiednia zakresowe wartosci pojemnosci wyznacza sie Jako odwrotnosc iloczynu wartosci rezystancji wejsciowej odpowiedniego wejscia dzielnika przez wartosc pulsacji napiecia zasilajacego uklad pomiarowy*150 431 5 3. Sposób wedlug zastrz.l, znamienny t y n, ze dla podzialki pomocni¬ czej do pomiaru indukcyjnosci wartosci liczbowe dL skali procentowej, którym przyporzadkowa¬ ne sa wartosci mnozników mL, wyznacza sie z zaleznosci 100 H a -«_- _ L 1 + mL L zas dla podzialki pomocniczej do pomiaru pojemnosci wartosci liczbowe dc skali procentowej, którym sa przyporzadkowane wartosci mnozników mc, wyznacza sie z zaleznosci: 100 IZ" dc " 1 ? mr 4. Uklad do pomiaru indukcyjnosci i pojemnosci, znamienny tym, ze ma konfiguracje omomierza szeregowego w której jedna z koncówek mierzonego elementu / Lx, Cx / poleczona jest z wyjsciem zródla / Z / napiecia przemiennego zawierajecym co najmniej jeden generator napiecia przemiennego, a druga koncówka mierzonego elementu / Lx, Cx / poleczona jest z odpowiednim dla wybranego zakresu pomiarowego wejsciem dzielnika rezystorowego /D/, zas odpowiednie dla wybranego zakresu pomiarowego wyjscie dzielnika rezystorowego /D/ poleczo¬ ne jest z miliwoltomierzem / mV / napiecia przemiennego. 5. Uklad wedlug zastrz.4, znamienny tym, ze w zródle /Z/ zawierajecya kilka generatorów /G^ •••• G^/ napiecia przemiennego wyjscia tych generatorów poleczone sa poprzez przelecznik /Pj/ z wyjsciem zródla /Z/ napiecia przemiennego. a) O 10 20 30 W 50 60 70 80 90 100% 4- _L i ^iiir i'i H—I—< i' i1 i1 i1 ¦ ' i 'i i'—'» ¦» ''i ¦ ¦ '| i1 ¦ i¦ ip t\\if i'| O 0,1 02 0,5 0,k 0,5 0,6 0,7 0,60,91 1,5 Z J ~ C 0 10 20 50 kO 50 60 70 80 90 100% 1 h In.', ,' ,¦ i, » i ,»,,i, ,i, ,i, ,',',,',', i / ,' „1— ~ 20 10 5 k 3 Z 15 1 0,5 O i bj fig.2 PL